凈水廠反沖洗泵房低壓配電系統(tǒng)設計

1、凈水廠反沖洗泵房低壓配電系統(tǒng)設計 HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e4%bd%8e%e5%8e%8b%e9%85%8d%e7%94%b5%e7%b3%bb%e7%bb%9f&tjType=sentence&style=&t=low-voltage+distribution+system Low-voltage Distribution System Design onBackwash Pump House of Water Treatment Plant 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359066102

2、第1章 緒論 PAGEREF _Toc359066102 h 1 HYPERLINK l _Toc359066103 1.1 選題的背景及意義 PAGEREF _Toc359066103 h 1 HYPERLINK l _Toc359066104 1.2 電力系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc359066104 h 1 HYPERLINK l _Toc359066105 1.3 企業(yè)供配電系統(tǒng)的要求 PAGEREF _Toc359066105 h 2 HYPERLINK l _Toc359066106 1.4 本文研究的主要內容 PAGEREF _Toc359066106 h 2 HYPERL

3、INK l _Toc359066107 第2章 反沖洗泵房用電設備負荷計算 PAGEREF _Toc359066107 h 3 HYPERLINK l _Toc359066108 2.1 負荷計算的意義 PAGEREF _Toc359066108 h 3 HYPERLINK l _Toc359066109 2.2 負荷計算的方法 PAGEREF _Toc359066109 h 3 HYPERLINK l _Toc359066110 2.2.1 設備容量的確定 PAGEREF _Toc359066110 h 3 HYPERLINK l _Toc359066111 2.2.2 負荷計算的方法 PA

4、GEREF _Toc359066111 h 4 HYPERLINK l _Toc359066112 2.3 用電設備的負荷計算 PAGEREF _Toc359066112 h 6 HYPERLINK l _Toc359066113 第3章 配電方案和電機主接線電路設計 PAGEREF _Toc359066113 h 8 HYPERLINK l _Toc359066114 3.1 供配電系統(tǒng)的可靠性 PAGEREF _Toc359066114 h 8 HYPERLINK l _Toc359066115 3.2 低壓配電系統(tǒng)的接線形式 PAGEREF _Toc359066115 h 8 HYPER

5、LINK l _Toc359066116 3.3 配電方案的設計和比較 PAGEREF _Toc359066116 h 9 HYPERLINK l _Toc359066117 3.4 電機主接線電路設計 PAGEREF _Toc359066117 h 10 HYPERLINK l _Toc359066118 第4章 電氣設備的選型 PAGEREF _Toc359066118 h 13 HYPERLINK l _Toc359066119 4.1 用電設備選型 PAGEREF _Toc359066119 h 13 HYPERLINK l _Toc359066120 4.2 電氣設備選擇的一般原則

6、PAGEREF _Toc359066120 h 13 HYPERLINK l _Toc359066121 4.3 配電裝置電氣設備的選型 PAGEREF _Toc359066121 h 14 HYPERLINK l _Toc359066122 4.3.1 隔離開關的選型 PAGEREF _Toc359066122 h 14 HYPERLINK l _Toc359066123 4.3.2 空氣斷路器選型 PAGEREF _Toc359066123 h 15 HYPERLINK l _Toc359066124 4.3.3 電流互感器選型 PAGEREF _Toc359066124 h 17 HYP

7、ERLINK l _Toc359066125 4.3.4 低壓配電屏選型 PAGEREF _Toc359066125 h 19 HYPERLINK l _Toc359066126 4.4 電機主接線電路電氣設備的選型 PAGEREF _Toc359066126 h 20 HYPERLINK l _Toc359066127 4.4.1 空氣斷路器選型 PAGEREF _Toc359066127 h 20 HYPERLINK l _Toc359066128 4.4.2 交流接觸器選型 PAGEREF _Toc359066128 h 20 HYPERLINK l _Toc359066129 4.4.

8、3 熱繼電器選型 PAGEREF _Toc359066129 h 21 HYPERLINK l _Toc359066130 4.4.4 軟啟動器選型 PAGEREF _Toc359066130 h 22 HYPERLINK l _Toc359066131 4.4.5 變頻器選型 PAGEREF _Toc359066131 h 23 HYPERLINK l _Toc359066132 4.5 電纜和母線的選型 PAGEREF _Toc359066132 h 26 HYPERLINK l _Toc359066133 4.5.1 電纜的選擇 PAGEREF _Toc359066133 h 26 HY

9、PERLINK l _Toc359066134 4.5.2 母線的選擇 PAGEREF _Toc359066134 h 28 HYPERLINK l _Toc359066135 第5章 接地系統(tǒng)的設計 PAGEREF _Toc359066135 h 30 HYPERLINK l _Toc359066136 5.1 接地概述 PAGEREF _Toc359066136 h 30 HYPERLINK l _Toc359066137 5.1.1 接地和接地裝置 PAGEREF _Toc359066137 h 30 HYPERLINK l _Toc359066138 5.1.2 接地類型 PAGERE

10、F _Toc359066138 h 30 HYPERLINK l _Toc359066139 5.1.3 重復接地 PAGEREF _Toc359066139 h 32 HYPERLINK l _Toc359066140 5.1.4 低壓配電系統(tǒng)的等電位連接 PAGEREF _Toc359066140 h 33 HYPERLINK l _Toc359066141 5.2 泵房的接地裝置 PAGEREF _Toc359066141 h 34 HYPERLINK l _Toc359066142 第6章 電氣照明系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc359066142 h 35 HYPERLINK l

11、_Toc359066143 6.1 照明光源和燈具的選擇 PAGEREF _Toc359066143 h 35 HYPERLINK l _Toc359066144 6.2 燈具的布置 PAGEREF _Toc359066144 h 35 HYPERLINK l _Toc359066145 6.3 照度計算 PAGEREF _Toc359066145 h 35 HYPERLINK l _Toc359066146 6.4 照明配電系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc359066146 h 36 HYPERLINK l _Toc359066147 第7章 結論及展望 PAGEREF _Toc35906

12、6147 h 39 HYPERLINK l _Toc359066148 參考文獻 PAGEREF _Toc359066148 h 40 HYPERLINK l _Toc359066149 致謝 PAGEREF _Toc359066149 h 41 HYPERLINK l _Toc359066150 附錄A 外文翻譯 PAGEREF _Toc359066150 h 42附錄B 圖紙第1章 緒論1.1 選題的背景及意義電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制，調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自

13、動化。因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡化，都是建立在電氣化的基礎之上的。電力供應如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴重的和深遠的影響。故作好供配電工作，對于保證正常的工作、學習、生活將有十分重要的意義。在水處理工程中，高質量的供配電系統(tǒng)對于安全供水是非常重要的，如若突然中斷供電，水廠供水機組就會停止運轉，導致非計劃的停止供水，將會給工廠企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失，給城市生活造成較大的影響。據(jù)相關資料分析，非計劃性突然停水90以上是由于水廠供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障造成的，所以結合自來水廠的生產(chǎn)工藝特點，設計科學完善的供配電系統(tǒng)，合理選擇繼電保護方式是保證電力

14、系統(tǒng)正常運行的基礎和關鍵。1.2 電力系統(tǒng)概述電力從生產(chǎn)到供給用戶應用，通常都要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等5個環(huán)節(jié)。由發(fā)電廠的發(fā)電部分、輸配電線路、變配電所及用電戶的各種用電設備所組成的整體稱為電力系統(tǒng)。電力網(wǎng)按其在電力系統(tǒng)中的作用，分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。 輸電網(wǎng)是以輸電為目的，采用高壓或超高壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起來的送電網(wǎng)絡，它是電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。直接將電能送到用戶去的網(wǎng)絡稱為配電網(wǎng)或配電系統(tǒng)，它是以配電為目的的。配電網(wǎng)的電壓由系統(tǒng)及用戶的需要而定，因此配電網(wǎng)中又分：高壓配電網(wǎng)(通常指35kV及以上的電壓，目前最高為110kV)、中壓配電網(wǎng)(通常指10、6kV和3kV)及

15、壓配電網(wǎng)(通常指220、380V)。電力網(wǎng)按其電壓高低和供電范圍大小分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的范圍大，電壓一般在220kV及以上。地方電網(wǎng)的范圍小，電壓一般為35110kV。企業(yè)供配電系統(tǒng)屬于地方電網(wǎng)的一種。該凈水廠電源進線為10kV電壓等級，然后由高壓配電室經(jīng)變壓器變?yōu)?.4kV電壓等級，再由低壓配電室配電至水泵機組等各用電設備。1.3 企業(yè)供配電系統(tǒng)的要求某個企業(yè)的供配電系統(tǒng)是指該企業(yè)需要的電力電源從進入企業(yè)起到所有用電設備入端止的整個電路。為保證企業(yè)的正常生產(chǎn)和生活，對企業(yè)供配電系統(tǒng)的基本要求如下。(1)安全安全是指在電力的供應、分配和使用中，應避免發(fā)生人身事故和設備事故，實現(xiàn)安

16、全供電。(2)可靠可靠是指企業(yè)供電系統(tǒng)能夠連續(xù)向企業(yè)中的用電設備供電，不得中斷。若系統(tǒng)中的供電設（如變壓器）發(fā)生故障或檢修，應有備用電源供電。(3)優(yōu)質優(yōu)質是指供電系統(tǒng)供給的電能質量應能滿足企業(yè)的用電要求。傳統(tǒng)的電能質量只有三個主要指標，即電壓、頻率和可靠性（不斷電），其中前兩者是電能質量的重點考核指標。根據(jù)需要，目前又增加了諧波、三相不平衡度、電壓波動和閃變。(4)經(jīng)濟合理經(jīng)濟是指供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和有色金屬消耗量。合理是指合理處理局部與全局，當前與長遠等關系，既要照顧局部和當前利益，又要有全局觀點，按照統(tǒng)籌兼顧、保證重點、擇優(yōu)供應的原則，做好企業(yè)供電工作。

17、綜上所述，保證對用戶不間斷地供給充足、優(yōu)質而又經(jīng)濟的電能，這就是對現(xiàn)代企業(yè)供電系統(tǒng)的基本要求。這些基本要求是相互聯(lián)系的，在實際處理問題時，又往是相互矛盾和相互制約的。因此，在考慮滿足任何一項要求時，必須兼顧其他方面的要求。1.4 本文研究的主要內容(1)凈水廠反沖洗泵房電氣設備的負荷計算；(2)低壓壓配電系統(tǒng)設計；(3)低壓配電系統(tǒng)電氣元件的選型，包括隔離開關、斷路器、接觸器、變頻器、軟啟動器、配電柜、導線和電纜等的選擇；(4)接地系統(tǒng)設計；(5)照明系統(tǒng)的設計；(6)低壓配電圖的繪制。第2章 反沖洗泵房用電設備負荷計算負荷計算是供配電系統(tǒng)正常運行的計算，是正確選擇供配電系統(tǒng)中導線、電纜、開關

18、電器、變壓器等的基礎，也是保證供配電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的環(huán)節(jié)。2.1 負荷計算的意義計算負荷是指通過電力負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各電氣設備的負荷值。“計算負荷”是按發(fā)熱條件選擇導體和電氣設備的一個“假想負荷”。其物理意義是：這個不變的“計算負荷”持續(xù)運行時所產(chǎn)生的熱效應，與實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應相等，即當“假想負荷”在時間內通過一個導體或電器產(chǎn)生的熱效應，與這個導體或電器在同樣時間內通過一個實際變動負荷產(chǎn)生的熱效應相等。這個不變的“假想負荷”稱為這個實際變動負荷的“計算負荷”。由于導體通過電流使其發(fā)熱，導體溫度上升，實驗表明，當通過電流的時間大

19、約為3T=310min=30min(T為發(fā)熱時間常數(shù)）時，導體的溫度不再升高，達到穩(wěn)定狀態(tài)。因此在選擇導體或電氣設備時，短暫的尖峰負荷不足以使其達到最高溫度就已消失了，只有持續(xù)時間在30min 以上的負荷值，才能使導體或電氣設備的溫度達到最高值。所以按照發(fā)熱條件選擇導體或電氣設備采用30min平均最大負荷、或作為計算負荷合乎實際情況，即1 (2-1)2.2 負荷計算的方法22.2.1 設備容量的確定(1)長期工作制和短時工作制的用電設備 (2-2)(2)反復短時工作的用電設備(2-3)反復短時工作的用電設備容。量是指某負荷持續(xù)率下的額定功率換算到統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的功率。常用設備的換算要求如下

20、。電焊機和電焊機組要求統(tǒng)一換算到時的功率，即 式中，為電焊機的額定有功功率；為額定視在功率；為額定負荷持續(xù)率； 為其值為100%的負荷持續(xù)率；為額定功率因數(shù)。起重機要求統(tǒng)一換算到時的功率，即 (2-4)式中，為額定有功功率；為額定負荷持續(xù)率；為其值為25%的負荷持續(xù)率。(3)照明設備不用鎮(zhèn)流器的照明設備（如白熾燈、碘鎢燈）的設備容量就是其額定功率，即 (2-5)用鎮(zhèn)流器的照明設備（如熒光燈、高壓水銀燈）的設備容量要包括鎮(zhèn)流器中的功率損失，即 (2-6)照明設備的設備容量還可按建筑物的單位面積容量法估算，即 (2-7)式中，是建筑物單位面積的照明容量（W/ m2）；S為建筑物的面積m2。2.2.

21、2 負荷計算的方法(1)估算法估算法實為指標法。在做設計任務書或初步設計階段，尤其當下需要進行方案比較時，按估算法計算比較方便。(2)需要系數(shù)法在所計算的范圍內（如一條干線、一段母線或一臺變壓器)，用電設備組的計算負荷并不等于其設備容量，兩者之間存在一個比值關系，引入需要系數(shù)的概念，即 (2-8)式中，為需要系數(shù)；為計算負荷；為設備容量。若進行計算的負荷有多種，則可將用電設備按其設備性質不同分成若干組，每組用電設備選用相應的需要系數(shù)，算出各組用電設備的計算負荷，然后由各組計算負荷求總的計算負荷。所以需要系數(shù)法一般用來求多臺三相用電設備的計算負荷。單組用電設備組的計算負荷 QUOTE * MER

22、GEFORMAT QUOTE * MERGEFORMAT (2-9)式中，為需要系數(shù)；為設備容量；為設備功率因數(shù)角的正切值。多組用電設備組的計算負荷應考慮各用電設備組的最大負荷不一定同時出現(xiàn)，需計入各用電設備組的同時系數(shù)，即 (2-10)式中, 為用電設備組的組數(shù)；,分別為有功功率、無功功率同時系數(shù)；，分別為各用電設備組的計算負荷。(3)二項式法用二項式法進行負荷計算時，既考慮了用電設備組的平均負荷，又考慮了幾臺大用電設備引起的附加負荷。二項式法適用于確定設備太少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷。單組用電設備組的計算負荷 (2-11)式中，,為二項式系數(shù)；是該組用電設備組的設備總容量；為臺最

23、大設備的總容量（的值可查表得出)，當用電設備組的設備總臺數(shù)時，則最大容量設備臺數(shù)取，且按“四舍五入”法取整，當只有一臺設備時，可認為；為設備功率因數(shù)角的正切值。(2-12)多組用電設備組的計算負荷式中,為各用電設備組的平均功率，其中是各用電設備組的設備總容量；為每組用電設備組中臺容量較大的設備的附加負荷；為附加負荷最大的一組設備的附加負荷；為最大附加負荷設備組的功率因數(shù)角的正切值(可查表得出）。2.3 用電設備的負荷計算用電設備的參數(shù)見表2-1所示。1單級雙吸臥式離心泵2臺N=75kW1用1備2單級雙吸臥式離心泵2臺N=30kW1用1備3三葉羅茨鼓風機(帶隔音罩)2臺N=45kW1用1備4螺桿

24、式空氣壓縮機(帶隔音罩)2臺N=11kW1用1備5潛水排污泵3臺N=5.5kW2用1備6電動單梁橋式起重機1臺配套起重量3噸電動葫蘆7電焊機1臺N=17kW8電動蝶閥2個DN600D941X-109電動蝶閥2個DN300D941X-1010照明N=4kW表2-1 用電設備參數(shù)綜合考慮發(fā)沖洗泵房用電設備的臺數(shù)和容量，采用需要系數(shù)法進行負荷計算2。(1)通風機、水泵、空壓機組查表取 QUOTE * MERGEFORMAT =0.8，=0.8，=0.75，則=0.8(75+30+45+11+5.5 QUOTE * MERGEFORMAT 2)=137.6kW=137.6 QUOTE * MERGEF

25、ORMAT 0.75=103.2kvar(2)起重機組查表，該型號起重機起重電機 QUOTE * MERGEFORMAT =4.5kW，設備容量=4.5kW（，不用換算）查表，=0.2， QUOTE * MERGEFORMAT =0.5， QUOTE * MERGEFORMAT =1.73 ，則 QUOTE * MERGEFORMAT =0.2 QUOTE * MERGEFORMAT 4.5=0.9kW=0.9 QUOTE * MERGEFORMAT 1.73=1.557kvar(3)電焊機設備容量的確定： =170.93=12.25kW查表，取=0.35， QUOTE * MERGEFORM

26、AT =0.6， QUOTE * MERGEFORMAT =1.33 ，則=0.3512.25=4.375kW=4.3751.33=5.82kvar(4)電動閥電動蝶閥共四個，功率0.5kW，查表，需要系數(shù) QUOTE * MERGEFORMAT 取0.1， QUOTE * MERGEFORMAT 取0.5， 取1.73，則=0.1 QUOTE * MERGEFORMAT (4 QUOTE * MERGEFORMAT 0.5)=0.2kW=0.2 QUOTE * MERGEFORMAT 1.73=0.346kW (5)照明照明設備容量=4kW，查表，取照明負荷同時系數(shù)=0.7， QUOTE *

27、 MERGEFORMAT =1， QUOTE * MERGEFORMAT =0，則=0.74=2.8kW =0車間總計算負荷取同時系數(shù)=0.9,=0.95，則總的計算負荷為=0.9(137.6+0.9+4.375+0.2+2.8)=131.29kW=0.95 QUOTE * MERGEFORMAT (103.2+1.557+5.82+0.346)=105.38kvar = QUOTE * MERGEFORMAT =168.35kvar=A 第3章 配電方案和電機主接線電路設計3.1 供配電系統(tǒng)的可靠性電力負荷按其對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響程度分為三級：一級負荷

28、、二級負荷、三級負荷。各級負荷對供電電源的要求：(1)一級負荷由兩個電源供電。一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。兩個電源與應急電源供電。對一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。應急電源是與電網(wǎng)在電氣上獨立的各式電源。(2)二級負荷二級負荷的供配電系統(tǒng)，宜采用兩回線路供電。供電變壓器亦應有兩臺（兩臺變壓器不一定在同一變電所）。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。只有當負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，才允許由一回6kV及以上的專用架空線供電。這主要

29、考慮電纜發(fā)生故障后，有時檢查故障點和修復需時較長，而一般架空線路修復方便。當線路自配電所引出采用電纜線路時，必須要采用兩根電纜組成的電纜線路，其每根電纜應能承受的二級負荷為100%，且互為熱備用，即同時處于運行狀態(tài)。(3)三級負荷三級負荷供電可靠性要求較低，對供電電源無特殊要求4。該凈水廠為二級供電負荷，按照二級負荷的供電要求，由總配電所通過兩根電纜引至反沖洗泵房，兩路電源一用一備，每根電纜應能承受的二級負荷為100%。3.2 低壓配電系統(tǒng)的接線形式低壓配電系統(tǒng)的接線形式有放射式、樹干式和環(huán)式。(1)放射式 這種接線方式是由變配電所的低壓配電屏引出若干條線，直接供電給低壓用電設備或配電箱。其優(yōu)

30、點是引出線發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高；缺點是所用開關設備和配電線較多。這種接線方式多用于用電設備容量大、或負荷重要、或特殊環(huán)境的車間供電。(2)樹干式低壓樹干式接線有放射樹干式、干式樹干式和鏈式幾種。在正常的用電環(huán)境中，當大部分用電設備為中小容量，且用電設備無特殊要求時，宜采用樹干式配電方式。當部分用電設備距供電點較遠，而彼此相距很近、容量很小的次要用電設備，可采用鏈式配電方式，但每一回路環(huán)鏈設備不宜超過5臺，其總容量不宜超過10kW。 (3)環(huán)式接線環(huán)形接線是樹干式接線的改進，兩路樹干式接線連接起來就構成了環(huán)形接線。環(huán)形接線運行靈活供電可靠性高，任一段線路故障或檢修，一般只是暫時停電

31、或不停電，經(jīng)切換操作后就可恢復供電。它可使電能損耗和電壓損耗減小，但保護裝置及其整定配合比較復雜，所以通常也多采用開環(huán)運行。 上述三種高、低壓線路的基本接線方式各有其優(yōu)缺點，實用中選擇接線方式時，應當綜合分析，根據(jù)具體情況進行選擇，選用時往往不是單純地采用哪一種，而是上述幾種接線方式的組合，總的來說，力求接線簡單。3.3 配電方案的設計和比較(1)配電方案的設計圖3-2 配電設計方案2圖3-1 配電設計方案1配電設計方案1：如圖3-1所示。配電設計方案2：如圖3-2 所示。(2)方案比較及選擇方案1和方案2對反沖洗泵房的配電都是可行且能達到目的。方案1和方案2中， 對功率較大的靠近低壓配電柜的

32、設備采用放射式方式供電，放射式線路間互不影響，因此供電可靠性高。方案1中的各組用電設備均采用放射式供電，電能損耗多，金屬損耗多，投資較大，但安全可靠。方案2中的同類設備采用樹干式供電，金屬消耗量少，采用的開關較少，能減少線路的投資，但若有一臺設備出現(xiàn)故障，則同一干線上的其他設備均不能使用，供電可靠性較差。方案1雖然耗材較多，但考慮到用電設備很少，用電設備距配電柜都比較近，設備性質都比較重要，方案1投資也不會很大且配電可靠性高。結論：經(jīng)以上比較，從經(jīng)濟性和供電可靠性兩方面考慮，方案1比方案2好。因此采用方案1對反沖洗泵房配電。(3)低壓配電系統(tǒng)圖配電系統(tǒng)圖3-3中，低壓配電電源由0.4kV電纜引

33、入低壓配電柜，經(jīng)低壓母線，以放射式方式配電，出線柜用兩個，出線回路共10 條。配電柜中有隔離開關和低壓斷路器等保護電氣。圖3-3 低壓配電系統(tǒng)圖3.4 電機主接線電路設計(1)電動機啟動方式選擇三相鼠籠式電動機在額定電壓下的啟動電流Iq=（67）IN，電動機的定子繞組正常情況下能夠承受在額定電壓下的啟動電流。三相鼠籠式電動機在啟動時對電機結構本身沒有損壞。三相鼠籠式電動機的啟動主要考慮啟動時對電網(wǎng)的影響。單級雙吸臥式離心泵中兩臺75kW水泵采用軟啟動，三葉羅茨鼓風機通過變頻器調節(jié)鼓風量，其他設備等均為直接啟動。(2)低壓電動機保護裝置短路保護短路保護的作用在于防止電動機突然流過短路電流而引起電

34、動機繞組、導線絕緣及機械上的嚴重損壞，或防止電源損壞。此時，保護裝置應立即可靠地使電動機與電源斷開。常用的短路保護元件有熔斷器、過電流繼電器、自動開關等。設計中采用自動空氣斷路器（自動開關）作短路保護。這種電器的接觸系統(tǒng)與接觸器的接觸系統(tǒng)相似，它具有熔斷器能直接斷開主回路的特點，又具有過電流繼電器動作準確性高、容易復位、不會造成單向運行等優(yōu)點。它不僅具有作為短路保護的過電流脫扣器，而且具有作為長期過載保護的熱脫扣器，還有失壓保護。但它價格較高，故在自動化程度和工作特性要求高的系統(tǒng)中，它是一種很好的保護電器。自動空氣斷路器的工作原理如圖3-4 所示3。圖3-4 自動空氣斷路器主觸頭 2彈簧A 3

35、鎖鉤 4過流脫扣器 5失壓脫扣器 6彈簧B 7輔助觸頭 8彈簧C 長期過載保護裝置。所謂長期過載，是指電動機帶有比額定負載稍高一點（115%125%）的負載長期運行，這樣會使電動機等電氣設備因發(fā)熱而導致溫度升高，甚至會超過設備所允許的溫升而是電動機等電氣設備的絕損壞，所以必須給與保護。目前使用得最多的長期過載保護裝置是熱繼電器FR。熱繼電器FR的發(fā)熱元件串在電動機的主回路中，而其觸電則串在控制電路接觸器線圈的回路中。當電動機過載時，熱繼電器的熱元件就發(fā)熱，將其在控制電路的動斷觸點斷開，接觸器線圈失電，觸點斷開，電動機停轉。使其觸點斷開。熱繼電器還可以保護電動機單向運行。第4章 電氣設備的選型4

36、.1 用電設備選型用電設備選型如表4-1所示4。電動機的技術參數(shù)如表4-2所示5。表4-1 用電設備選型序號名稱型號規(guī)格功率/kW1單級雙吸臥式離心泵14sh-28Q=1440 m3/hH=13.4 m752單級雙吸臥式離心泵10sh-19Q=486 m3/hH=14 m303三葉羅茨鼓風機(帶隔音罩)3L63WDQ=34.2 m3/min，風壓49 KPa454螺桿式空氣壓縮機(帶隔音罩)BLT-15AQ=1.25 m3/min,風壓1.0 MPa115潛水排污泵QW45-15-5.5Q=45 m3/h ,H=15 m5.56MD1型電動葫蘆MD型起重量3噸，軌長15 m4.57電焊機ZX7

37、-400=0.93(60%)178電動蝶閥D941X-10DN6000.59電動蝶閥D941X-10DN4000.5序號型號額定功率/kW滿載時堵轉電流/額定電流轉速/(r/min)電流/A效率/%功率因數(shù)1Y2-280S-475148014093.80.877.52Y2-200L-430147057.692.00.867.23Y280M-84574093.291.70.8064Y2-160M1-211293021.388.00.897.855.5286011.781.50.876ZD32-4138010表4-2 電動機的技術參數(shù)4.2 電氣設備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電氣設備是在一定的電

38、壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的，除了應滿足在正常工作中能安全可靠運行，適應所處的位置、環(huán)境溫度、海拔高度，以及防塵、防火、防爆、防腐等要求，還應滿足在短路故障是不至損壞的條件，開關電器還應具有足夠的斷流能力。電氣設備的選擇應具備以下4個原則3。按工作要求和環(huán)境條件選擇電氣設備的型號。按正常工作條件選擇電氣設備的額定電壓和額定電流。(1)按工作電壓選取電氣設備的額定電壓。電氣設備的額定電壓應不低于其所在電路的額定電壓，即 (4-1)(2)按最大負荷電流選擇電氣設備的額定定電流。電氣設備的額定電流應不小于實際通過它的最大負荷電流（或計算電流），即或 (4-2)(3)按短路條件校驗電氣設備的動

39、穩(wěn)定和熱穩(wěn)定為了保證電氣設備在短路故障時不至于損壞，就必須按最大短路電流校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。動穩(wěn)定是指電氣設備在沖擊短路電流所產(chǎn)生的點動力作用下，電氣設備布不至損壞。熱穩(wěn)定是指電氣設備載流導體在穩(wěn)態(tài)短路電流作用下，其發(fā)熱溫度不超過載流導體短時的允許發(fā)熱溫度。(4)開關電器斷流能力校驗斷路器和熔斷器等設備擔負著切斷短路電流的任務，必須可靠的切斷通過的最大短路電流，因此，開關電器還必需校驗器斷流能力，其斷流容量并不小于安裝地點最大三相短路容量。4.3 配電裝置電氣設備的選型4.3.1 隔離開關的選型干線1開關的選型。干線1所接設備是離心泵。在確定分支干線的計算負荷時，采用二項式法。對水泵

40、電動機組，查表2，b=0.65，c=0.25，x=5，=0.8，=0.75，因n=2。過流脫扣器的動作電流可整定為5倍的脫扣器額定電流，即A1120A滿足躲過尖峰電流的要求。故選擇DZ20Y-200型斷路器，斷路器額定電流為200A，脫扣器額定電流160A,額定極限短路分斷能力25kA,額定運行短路分段能力18kA。其它各線路斷路器選型見表4-4序號計算電流/A型號斷路器額定電流/A脫扣器額定電流/A瞬時脫扣器整定電流/A2-1140DZ20Y-40040022552-257.6DZ20Y-10010080102-393.2DZ20Y-100100100102-421.3DZ20Y-10010

41、032103-116.18DZ20Y-10010020103-210DZ20Y-10010016103-328DZ20Y-10010032103-40.63DZ20Y-100 100 16 104-66.0DZ20Y-1001001610總干線255.79DZ20Y-4004003155表4-4 各線路斷路器選型4.3.3 電流互感器選型(1)電流互感器的構造和工作原理電流互感器也是按電磁感應原理工作的。它的構造與普通變壓器相似，主要由鐵芯、一次繞組和二次繞組等幾個主要部分組成，如圖4-1所示。所不同的是電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，使用時一次繞組串聯(lián)在被測線路里。而二次繞組匝數(shù)較多，與測量儀

42、表和繼電器等電流線圈串聯(lián)使用。運行中電流互感器一次繞組內的電流取決于線路的負荷電流，與二次負荷無關（與普通變壓器正好相反），由于接在電流互感器二次繞組內的測量儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以電流互感器在正常運行時，接近于短路狀態(tài)，相當于一個短路運行的變壓器，這是電流互感器與變壓器的主要區(qū)別。 圖4-1 電流互感器構造理(2)電流互感器的選擇原則電流互感器形式的選擇：在10kV及以下配電裝置中，首先應選擇環(huán)氧樹脂澆注式全封閉的電流互感器。測高壓時只能用高壓電流互感器，測低壓時只能用低壓電流互感器。兩者不能混用。額定電壓的選擇：電流互感器的額定電壓等于被測電路的額定電壓。10kV高壓電流互感

43、器的額定絕緣電壓為12kV，0.4kV低壓電流互感器的額定絕緣電壓為0.66kV。額定電流的選擇：電流互感器的額定電流應大于被測電路的最大持續(xù)工作電流。電流互感器一次額定電流為103000A。電流互感器得到電流比選擇：根據(jù)被測電流的大小選擇電流比。電流互感器電流比的一次部分表示其一次額定電流，分母部分表示其二次額定電流。電流互感器準確級的選擇:配電變壓器的額定容量為2000kVA、2500kVA時，準確級選0,2S級；配電變壓器的額定容量在2000kVA以下時選0.5S級。電壓互感器額定二次容量的選擇：低壓電流互感器的額定二次容量20V A，10kV電流互感器的額定二次容量60V A。(3)電

44、流互感器型號的選擇7LMZ1系列電流互感器適用于交流50Hz、額定工作電壓500V及以下的線路中，作為電流、功率測量及繼電保護裝置使用。變流比電壓等級（kV）樹脂澆注母線貫穿式電流互感器L M Z1 型號意義該電流互感器測量的是0.4kV電纜進線處的電流，計算電流為244.62A。查表，選用LMZ1-0.5型電流互感器，主要技術參數(shù)為：額定一次電流 300A，額定二次電流5A，穿孔尺寸35mm。4.3.4 低壓配電屏選型低壓配電屏是按一定的線路方案將有關一、二次設備組裝而成的一種低壓成套配電裝置，在低壓配電系統(tǒng)中作動力和照明配電用。低壓配電屏有固定式和抽屜式兩大類。固定式低壓配電屏又有單面操作

45、和雙面操作兩種，雙面操作式為離墻安裝，屏前屏后均可維修，占地面積較大，在盤數(shù)較多或二次接線較復雜需經(jīng)常維修時，可選用此種型式。單面操作式為靠墻安裝，屏前維護，占地面積小，在配電室面積小的地方宜選用，這種屏目前較少生產(chǎn)。抽屜式低壓配電屏的特點是饋電回路多、體積小、檢修方便、恢復供電迅速，但價格較貴。一般中小型企業(yè)多采用固定式低壓配電屏。固定式低壓配電屏主要有PGL型GGD型。PGL型為室內安裝的開啟式雙面維護的低壓配電屏。PGL屏具有更完善的保護接地系統(tǒng)，提高了防觸電的安全性。其線路方案也更為合理，除了有主電路外，對應每一主電路方案還有一個型低或幾個輔助電路方案，便于用戶選用。GGD型交流低壓配

46、電柜可廣泛地適用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)等電力用戶作為交流50Hz、額定工作電壓380V、額定工作電流最高至3150A的配電系統(tǒng)中作為動力、照明及配電設備的電能轉換、分配與控制之用。產(chǎn)品型號及含義G G D輔助電路方案代號主電路方案代號設計序號(1-分段能力為15KA；2-分段能力為30KA；3-分段能力為50KA)交流低壓配電柜電器元件固定安裝、固定接線電力用柜電氣參數(shù)及安裝參考尺寸見表4-5和表4-6表4-5 電氣參數(shù)型號額定電壓（V)額定電流（A)額定短路開斷電流(KA)額定短時耐受電流(IS)(KA)額定峰值耐受電流(KA)GGD1380400151530表4-6 安裝參數(shù)型號高度(

47、H)寬度(W)深度(D)GGD12200600，800，10006004.4 電機主接線電路電氣設備的選型4.4.1 空氣斷路器選型低壓配電配電線路采用的上下級保護電器，其動作應具有選擇性；各級之間應能協(xié)調配合。斷路器選型見表4-7。表4-7 空氣斷路器選型序號計算電流/A型號斷路器額定電流/A脫扣器額定電流/A瞬時脫扣器整定電流/A2-1140DZ20Y-20020022582-257.6DZ20Y-10010080122-393.2DZ20Y-100100100122-421.3DZ20Y-10010032123-111.7DZ20Y-10010020123-210DZ20Y-100100

48、16123-328DZ20Y-10010032123-40.63DZ20Y-10010016123-66.0DZ20Y-10010010124.4.2 交流接觸器選型選用CJ10J系列節(jié)電交流接觸器7。CJ10J系列節(jié)電交流接觸器，適用于交流頻率50Hz，額定工作電壓380V，額定工作電流為150A及以下的電力系統(tǒng)中，作為遠距離接通和分斷電路使用，亦可作為頻繁的啟動控制電動機使用。CJ 10 J 額定工作電流（A）節(jié)電型設計序號交流接觸器型號意義查表，各交流接觸器選型見表4-8表4-8 交流接觸器選型序號計算電流/A型號額定工作電壓/V額定工作電流/A控制電壓/V2-1140CJ10J-150

49、3801502202-257.6CJ10J-1003801002202-393.2CJ10J-1003801002202-421.3CJ10J-60380602203-111.7CJ10J-60380602203-20.63CJ10J-60380602204.4.3熱繼電器選型選用JR20系列熱繼電器7。 JR 20熱帶產(chǎn)品派生代號，用字母“TH”表示特征代號，D：斷相保護；L：獨立安裝式；Z：與交流接觸器組合接線安裝方式基本規(guī)格代號，以熱過載繼電器額定工作的電流表示設計序號熱過載繼電器JR20系列熱過載繼電器，適用于交流頻率50Hz，額定絕緣電壓660V，額定工作電壓380V、660V，額定

50、工作電流為10630A的電力系統(tǒng)中，作為交流電動機的過載、斷相保護及組合一般戶內，礦用防爆磁力啟動啟動器使用。型號意義查表，各熱繼電器選型見表4-9表4-9 熱繼電器選型序號計算電流/A型號額定工作電壓/V額定工作電流/A熱元件代號及整定電流范圍2-1140JR20-1603801608W：1301501702-257.6JR20-63380636U：5563712-393.2JR20-1603801605W：851001152-421.3JR20-25380254T：2125293-111.7JR20-16380164S:101214續(xù)表 5-3序號計算電流/A型號額定工作電壓/V額定工作電

51、流/A熱元件代號及整定電流范圍3-210JR20-16380164S:1012143-328JR20-63380632U:2430363-40.63JR20-10380106R：0.811.24.4.4 軟啟動器選型(1)軟啟動器簡介異步電機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，會引起很大的啟動電流，一般啟動電流可達額定電流的57倍,而啟動轉矩卻不大。對電網(wǎng)而言，它會引起較大的線路降壓，影響到同一電源上的其它設備，過大的啟動電流還會加速電動機繞組絕緣老化，且在大電流沖擊下，容易造成短路事故。軟啟動器的主要目的是降低起動電壓與電流。軟啟動器的工作原理：控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數(shù)關系逐

52、漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。軟起動結束，旁路接觸器閉合，使軟起動器退出運行，直至停車時，再次投入，這樣即延長了軟起動器的壽命，又使電網(wǎng)避免了諧波污染，還可減少軟起動器中的晶閘管發(fā)熱損耗。軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是：無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)起動。根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流。軟啟動的功能同樣也可應用于制動，以實現(xiàn)軟停車。軟

53、起動器適用于的場合：原則上，籠型異步電動機凡不需要調速的各種應用場合都可適用。軟起動器特別適用于各種泵類負載或風機類負載，需要軟起動與軟停車的場合。同樣對于變負載工況、電動機長期處于輕載運行，只有短時或瞬間處于重載場合，應用軟起動器（不帶旁路接觸器）則具有輕載節(jié)能的效果。 (2)軟啟動器型號選擇該軟啟動器控制的設備是75kW的單級雙葉臥式離心泵。選用施耐德ATS48軟啟動器 。ATS48軟起動-軟停止單元是一種有6個晶閘管的控制器，它們用于電流范圍在17至1200A范圍內的三相鼠籠式異步電機的力矩控制軟起動和軟停機。它提供帶有機器和電機保護功能的軟起動和減速功能，同時還具備與控制系統(tǒng)通訊的功能

54、。這些功能是設計用于離心機、泵、風機、壓縮機以及輸送機等應用場合，這些機器大多數(shù)用于建筑、食品飲料及化學工業(yè)中。ATS48高性能的算法對提高設備的可用性、安全性和設置易用性起了顯著作用。ATS48軟起動-軟停止單元的電氣特性：電流設定：額定電機電流In可以在起動器額定電流的0.4至1.3倍范圍內調整。最大起動電流在電機In的1.5至7倍范圍內調整，限于起動器額定電流5倍以內。啟動模式：通過轉矩控制，起動器電流限制在5倍In最大值以內。出廠設置：用于標準運行，在15s轉矩斜坡上4倍In。使用ATS48停機：電機自由停車；減速停機，這類停機適用于泵類，可以用來有效地減小壓力波動。ATS48的轉矩控

55、制，即使在負載升高的情況下也能夠降低液壓瞬態(tài)變化。此類控制使調整得以簡化；制動停機，此類停機由于能夠減少停車時間而適用于高慣性的應用場合。按標準應用場合選擇軟啟動器型號。查施耐德軟啟動器產(chǎn)品目錄軟啟動器型號ATS48C14Q，電機功率75kW，額定電壓400V，額定電流140A，額定負載下的耗散功率391W。滿足使用要求。4.4.5 變頻器選型(1)變頻調速概況8眾所周知，由于直流調速系統(tǒng)具有較好的靜、動態(tài)性能指標，長期以來，調速傳動領域本上被直流電動機調速系統(tǒng)所壟斷。但這種系統(tǒng)也有其自身的缺點，如容量、電壓、電流和轉速的上限制，均受到換向條件的制約，控制系統(tǒng)結構復雜，在一些大容量、特大容量的

56、調速領域無法應用，同時維護工作量大，故障率高等。而交流電動機有一些固定的有優(yōu)點：好結構簡單、造價低；堅固耐用，事故率低，容易維護；容量、電壓、電流和轉速的上限，不像直流電動機那樣受限制。隨著交流電動機調速的零的突破和變頻性能的不斷完善，采用晶閘管的同步電動機自控式變頻調速系統(tǒng)，采用電壓型或電流型晶閘管變頻器的籠型異步電動機等調速系統(tǒng)先后實現(xiàn)了實用化，從而使變頻調速開始成為交流調速的主流。目前，交流調速系統(tǒng)的性能已經(jīng)可以和直流調速系統(tǒng)相匹敵，有些甚至超過直流調速，特別是自20世紀90年代以來，變頻調速動技術以驚人的速度向前發(fā)展。(2)變頻調速原理變頻調速是通過變頻器把工頻交流電變成頻率、電壓按比

57、例可調的交流電作為步電動機的電源。根據(jù)交流異步電動機輸出轉速公式n=60f（1-S）/P，在轉差率不變時調節(jié)頻率就可以調節(jié)電動機的轉速。又根據(jù)交流電動機轉矩公式:, 則。要滿足電動機的輸出轉矩不變，就要維持為一定值。根據(jù)、的不同比例關系，變頻器有以下幾種控制方式：恒比例控制方式；恒磁通控制方式；恒功率控制方式；恒電流控制方式。(3)變頻器的分類通用變頻器按不同角度可進行不同分類按直流電源的性質分類電流型變頻器。這種變頻器采用大電感作為儲能元件，電動機的電流波形為方波或梯形波，電壓波形接近于正弦波。其突出優(yōu)點是，當電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)時，回饋到直流側的再生電能可以方便的回饋到交流電網(wǎng)，不需在主

58、回路內附加任何設備，只要利用網(wǎng)側的不可逆變流器改變其輸出電壓極性即可。電壓型變頻器。這種變頻器大多數(shù)情況下采用6脈沖運行方式，晶閘管在一周期內導通180，中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，電動極端的電壓為方波或階梯波。對負載電動機而言，變頻器是一個交流電壓源，在不超過容量限度的情況下，可以驅動多臺電動機并聯(lián)運行，具有較好的通用性。按輸出電壓調節(jié)方式分類變頻調速時，需要同時調節(jié)逆變器的輸出電壓和頻率，以確保電機主磁通的恒定。輸出電壓的調節(jié)主要有PAM和PWM兩種方式。PAM是一種通過改變電壓源的電壓或電流源的電流幅值來進行輸出控制的方式。因此，在逆變器只控制頻率，在整流器側控制輸出的電壓或電流。

59、在中小容量的變頻器中，這種方式很少應用。PWM又稱脈沖寬度調制方式。這種方式的基本原理是通過成比例的高變脈沖波的寬度，控制逆變器輸出的交流基波電壓的幅值；通過改變脈沖波寬度變化的周期，控制器輸出頻率，從而在同一逆變器上實現(xiàn)輸出電壓大小及頻率的控制。控制過程的參考信號為正弦波，輸出電壓平均值近似為正弦波的PWM方式，成為正弦PWM調制，簡稱SPWM方式。通用變頻器中，采用SPWM方式調壓，是一種最常用的方案。按控制方式分類U/f恒定控制。保持U/f恒定控制是異步電動機變頻調速最基本控制方式，它在控制電動機電源頻率的同時，控制變頻器的輸出電壓，并使兩者之比為恒定，從而使電動機的磁通基本保持恒定。轉

60、差頻率控制。轉差頻率是施加于電動機的交流電壓頻率與電動機速度（電氣角頻率）的差，在電動機轉子上安裝測速發(fā)電機等速度檢測器，可以檢測出電動機的速度，這個速度加上轉差頻率（與要求的轉矩相對應）就是逆變器的輸出頻率。矢量控制。采用矢量控制的目的，主要是為了提高變頻調速的動態(tài)性能。該方式根據(jù)交流電動機動態(tài)數(shù)學模型，利用坐標變換的手段，將交流電動機的定子電流分解成磁場分量電流和轉矩分量電流，并分別加以控制，以獲得類似于直流調速系統(tǒng)的動態(tài)性能。對于軋鋼、造紙設備等對動態(tài)性能要求較高的應用場合，可以采用矢量控制變頻器。(4)變頻器類型的選擇變頻器的類型是根據(jù)負載要求來選擇的。對于風機，泵類負載，其轉矩與轉速